刀具涂層
關(guān)注創(chuàng)建者：丁峰 創(chuàng)建時間：2015-11-24
刀具涂層的視頻教程
熱輔助切削涂層刀具新發(fā)現(xiàn)
實驗結(jié)果表明，涂層刀具可顯著降低刀具基體溫度 35 - 45% 及切削力 5 - 12%；其中 Al?O? 涂層降溫效果最優(yōu)，TiCN 涂層在 600℃ 時耐磨性最佳（磨損深度減少 11.6%）。有限元分析揭示高溫軟化導(dǎo)致接觸面積減少，進(jìn)而降低熱傳遞效率的作用機制。研究成果為切削工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐，對推動制造業(yè)碳中和具有重要意義。
免費
查看
刀具涂層的實例教程
陶瓷刀具材料性能上存在著抗彎強度低、沖擊韌性差問題，不適于在低速、沖擊負(fù)荷下切削。
4．涂層刀具材料的性能和特點及刀具的應(yīng)用
對刀具進(jìn)行涂層處理是提高刀具性能的重要途徑之一。涂層刀具的出現(xiàn)，使刀具切削性能有了重大突破。涂層刀具是在韌性較好刀體上，涂覆一層或多層耐磨性好的難熔化合物，它將刀具基體與硬質(zhì)涂層相結(jié)合，從而使刀具性能大大提高。涂層刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延長刀具使用壽命、降低加工成本。
新型數(shù)控機床所用切削刀具中有80％左右使用涂層刀具。涂層刀具將是今后數(shù)控加工領(lǐng)域中最重要的刀具品種。
⑴ 涂層刀具的種類
根據(jù)涂層方法不同，涂層刀具可分為化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層刀具和物理氣相沉積(PVD)涂層刀具。涂層硬質(zhì)合金刀具一般采用化學(xué)氣相沉積法，沉積溫度在1000℃左右。涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法，沉積溫度在500℃左右；
根據(jù)涂層刀具基體材料的不同，涂層刀具可分為硬質(zhì)合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金剛石和立方氮化硼)上的涂層刀具等。
根據(jù)涂層材料的性質(zhì)，涂層刀具又可分為兩大類，即“硬”涂層刀具和‘軟”涂層刀具。“硬”涂層刀具追求的主要目標(biāo)是高的硬度和耐磨性，其主要優(yōu)點是硬度高、耐磨性能好，典型的是TiC和TiN涂層。“軟”涂層刀具追求的目標(biāo)是低摩擦系數(shù)，也稱為自潤滑刀具，它與工件材料的摩擦系數(shù)很低，只有0.1左右，可減小粘接，減輕摩擦，降低切削力和切削溫度。
最近開發(fā)了納米涂層 (Nanoeoating)刀具。這種涂層刀具可采用多種涂層材料的不同組合(如金屬／金屬、金屬／陶瓷、陶瓷／陶瓷等)，以滿足不同的功能和性能要求。設(shè)計合理的納米涂層可使刀具材料具有優(yōu)異的減摩抗磨功能和自潤滑性能，適合于高速干切削。
展開 新型數(shù)控機床所用切削刀具中有80％左右使用涂層刀具。涂層刀具將是今后數(shù)控加工領(lǐng)域中最重要的刀具品種。
⑴ 涂層刀具的種類
根據(jù)涂層方法不同，涂層刀具可分為化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層刀具和物理氣相沉積(PVD)涂層刀具。涂層硬質(zhì)合金刀具一般采用化學(xué)氣相沉積法，沉積溫度在1000℃左右。涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法，沉積溫度在500℃左右；
根據(jù)涂層刀具基體材料的不同，涂層刀具可分為硬質(zhì)合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金剛石和立方氮化硼)上的涂層刀具等。
根據(jù)涂層材料的性質(zhì)，涂層刀具又可分為兩大類，即“硬”涂層刀具和‘軟”涂層刀具。“硬”涂層刀具追求的主要目標(biāo)是高的硬度和耐磨性，其主要優(yōu)點是硬度高、耐磨性能好，典型的是TiC和TiN涂層。“軟”涂層刀具追求的目標(biāo)是低摩擦系數(shù)，也稱為自潤滑刀具，它與工件材料的摩擦系數(shù)很低，只有0.1左右，可減小粘接，減輕摩擦，降低切削力和切削溫度。
最近開發(fā)了納米涂層 (Nanoeoating)刀具。這種涂層刀具可采用多種涂層材料的不同組合(如金屬／金屬、金屬／陶瓷、陶瓷／陶瓷等)，以滿足不同的功能和性能要求。設(shè)計合理的納米涂層可使刀具材料具有優(yōu)異的減摩抗磨功能和自潤滑性能，適合于高速干切削。
⑵ 涂層刀具的特點
涂層刀具的性能特點如下：
①力學(xué)和切削性能好：涂層刀具將基體材料和涂層材料的優(yōu)良性能結(jié)合起來，既保持了基體良好的韌性和較高的強度，又具有涂層的高硬度、高耐磨性和低摩擦系數(shù)。因此，涂層刀具的切削速度比未涂層刀具可提高2倍以上，并允許有較高的進(jìn)給量。涂層刀具的壽命也得到提高。
② 通用性強：涂層刀具通用性廣，加工范圍顯著擴大，一種涂層刀具可以代替數(shù)種非涂層刀具使用。
③涂層厚度：隨涂層厚度的增加刀具壽命也會增加，但當(dāng)涂層厚度達(dá)到飽和，刀具壽命不再明顯增加。
展開 陶瓷刀具適用于切削加工各種鑄鐵(灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、冷硬鑄鐵、高合金耐磨鑄鐵)和鋼材(碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、高強度鋼、高錳鋼、淬火鋼等)，也可用來切削銅合金、石墨、工程塑料和復(fù)合材料。
陶瓷刀具材料性能上存在著抗彎強度低、沖擊韌性差問題，不適于在低速、沖擊負(fù)荷下切削。
4．涂層刀具材料
對刀具進(jìn)行涂層處理是提高刀具性能的重要途徑之一。涂層刀具的出現(xiàn)，使刀具切削性能有了重大突破。涂層刀具是在韌性較好刀體上，涂覆一層或多層耐磨性好的難熔化合物，它將刀具基體與硬質(zhì)涂層相結(jié)合，從而使刀具性能大大提高。涂層刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延長刀具使用壽命、降低加工成本。
新型數(shù)控機床所用切削刀具中有80％左右使用涂層刀具。涂層刀具將是今后數(shù)控加工領(lǐng)域中最重要的刀具品種。
⑴ 涂層刀具的種類
根據(jù)涂層方法不同，涂層刀具可分為化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層刀具和物理氣相沉積(PVD)涂層刀具。涂層硬質(zhì)合金刀具一般采用化學(xué)氣相沉積法，沉積溫度在1000℃左右。涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法，沉積溫度在500℃左右；
根據(jù)涂層刀具基體材料的不同，涂層刀具可分為硬質(zhì)合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金剛石和立方氮化硼)上的涂層刀具等。
根據(jù)涂層材料的性質(zhì)，涂層刀具又可分為兩大類，即“硬”涂層刀具和 ‘軟”涂層刀具。“硬”涂層刀具追求的主要目標(biāo)是高的硬度和耐磨性，其主要優(yōu)點是硬度高、耐磨性能好，典型的是TiC和TiN涂層。
展開 加工中心使用的數(shù)控刀具不是越快越好嗎，為什么要進(jìn)行鈍化處理呢？其實，刀具鈍化并不是大家字面理解的意思，而是提高刀具使用壽命的方式。
通過平整、拋光、去毛刺等工序提高刀具質(zhì)量。這其實是刀具在精磨之后，涂層之前的一道正常工序。
何謂刀具鈍化？
通過對刀具進(jìn)行去毛刺，平整，拋光的處理、從而提高刀具質(zhì)量和延長使用壽命。刀具在精磨之后，涂層之前的一道工序，其名稱目前國內(nèi)外尚不統(tǒng)一，有稱“刃口鈍化”、“刃口強化”、“刃口珩磨”、“刃口準(zhǔn)備”或“ER（Edge Radiusing）處理”等。
為什么要進(jìn)行刀具鈍化？
經(jīng)普通砂輪或金剛石砂輪刃磨后的刀具刃口，存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸口)。在切削過程中刀具刃口微觀缺口極易擴展，加快刀具磨損和損壞。
現(xiàn)代高速切削加工和自動化機床對刀具性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求，特別是涂層刀具在涂層前必須經(jīng)過刀口的鈍化處理，才能保證涂層的牢固性和使用壽命。
刀具鈍化的目的
刃口鈍化技術(shù)，其目的就是解決刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺陷，使其鋒值減少或消除，達(dá)到圓滑平整，既鋒利堅固又耐用的目的。
刀具鈍化的主要效果
刃口的圓化：去除刃口毛刺、達(dá)到精確一致的倒圓加工。
刃口毛刺導(dǎo)致刀具磨損，加工工件的表面也會變得粗糙，經(jīng)鈍化處理后，刃口變得很光滑，極大減少崩刃，工件表面光潔度也會提高。
對排削槽的拋光處理
對刀具凹槽均勻的拋光，提高表面質(zhì)量和排削性能。
槽表面越平整光滑，排屑就越好，就可實現(xiàn)更高速度的切削。同時表面質(zhì)量提高后,也減小了刀具與加工材料咬死的危險性。
展開 涂層的拋光
去除刀具涂層后產(chǎn)生的突出小滴，提高表面光潔度、增加潤滑油的吸附。
涂層后的刀具表面會產(chǎn)生一些微小的突出小滴，提高了表面粗糙度，使得刀具在切削過程容易產(chǎn)生較大的摩擦熱，降低切削速度。經(jīng)過鈍化拋光后，小滴被去除，同時留下了許多小孔，在加工時可以吸附更多的切削液，使得切削時產(chǎn)生的熱量大大減少，可以極大得提高切削加工的速度
刀具涂層的最新內(nèi)容
為了有效地加工這些材料，我們采用：
金剛石涂層刀具： 只有金剛石足夠硬，可以在不快速磨損的情況下高效切削陶瓷。
高速主軸： 轉(zhuǎn)速通常超過 30,000 RPM，以最小化切削力并降低微裂紋風(fēng)險。
充分冷卻： 控制熱量至關(guān)重要。局部加熱會導(dǎo)致熱沖擊，瞬間震碎工件。
加工工藝：生坯與燒結(jié)
制造陶瓷零件主要有兩種方法，選擇正確的方法會影響成本和精度。
1.
例如，在金屬切削加工中，氮化硼可以作為刀具涂層材料，提高刀具的耐磨性和使用壽命。此外，氮化硼還可以作為磨料、研磨劑等加工輔助材料，提高加工效率和表面光潔度。
三、氮化硼在激光技術(shù)中的應(yīng)用
1. 激光加工：氮化硼可以用作激光加工的靶材，通過高能激光束的照射，可以實現(xiàn)氮化硼材料的快速切割、打孔、焊接等加工操作。
圖9 微銑削中切削條件對切削力影響的有限元模型
c）刀具刃口半徑、刀具磨損、刀具涂層和微觀尺度材料均勻性等對于微銑削質(zhì)量的影響不可忽略。
d）比較J-C模型和加入應(yīng)變軟化效應(yīng)的改進(jìn)J-C模型，改進(jìn)J-C模型的殘余應(yīng)力有限元仿真結(jié)果更接近實驗結(jié)果，證明了本構(gòu)模型對殘余應(yīng)力仿真結(jié)果的影響。
1、切削用量有三大要素：切削深度,主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度.切削用量的選擇總體原則是：少切削,快進(jìn)給（即切削深度小,進(jìn)給速度快）
2、按材料分類,刀具一般分為普通硬質(zhì)白鋼刀(材料為高速鋼),涂層刀具(如鍍鈦等),合金刀具（如鎢鋼,氮化硼刀具等）。
如果你想從cnc加工操機人員轉(zhuǎn)做編程人員，以上這些是必須知道的哦，除了以上，你覺得還有什么也是需要知道的呢？
目前刀具材質(zhì)以及涂層配方，多進(jìn)口為宜。國內(nèi)刀具的材質(zhì)和涂層還在繼續(xù)深入研究當(dāng)中。
2）后處理：配合數(shù)控系統(tǒng)的專用后處理程序。
2. 暗紋問題
機床、刀具等都會影響精度，產(chǎn)生暗紋。
1）系統(tǒng)問題：系統(tǒng)設(shè)置需調(diào)整，選擇“高精修”模式，配合系統(tǒng)專用后處理；
2）走刀方式：建議最好兩軸同時移動，而非三軸同時移動。
選擇刀具的標(biāo)準(zhǔn)：
1）直徑（根據(jù)工件幾何尺寸、精度）
2）類型（粗加工、精加工、開槽、3D輪廓、邊緣加工…）
3）形狀（球刀、圓鼻刀、多刃銑刀 ..)
4）材料（高速鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、金剛石、立方氮化硼CBN）
5）刀具涂層 （TiN、TiCN、TiAlN …）
6）品質(zhì)（徑向跳動,形狀精度, 動平衡, 剛性）
（2）高速主軸
涂層的拋光
去除刀具涂層后產(chǎn)生的突出小滴，提高表面光潔度、增加潤滑油的吸附。
涂層后的刀具表面會產(chǎn)生一些微小的突出小滴，提高了表面粗糙度，使得刀具在切削過程容易產(chǎn)生較大的摩擦熱，降低切削速度。經(jīng)過鈍化拋光后，小滴被去除，同時留下了許多小孔，在加工時可以吸附更多的切削液，使得切削時產(chǎn)生的熱量大大減少，可以極大得提高切削加工的速度。
選擇刀具的標(biāo)準(zhǔn)：
1）直徑（根據(jù)工件幾何尺寸、精度）
2）類型（粗加工、精加工、開槽、3D輪廓、邊緣加工…）
3）形狀（球刀、圓鼻刀、多刃銑刀 ..)
4）材料（高速鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、金剛石、立方氮化硼CBN）
5）刀具涂層 （TiN、TiCN、TiAlN …）
6）品質(zhì)（徑向跳動,形狀精度, 動平衡, 剛性）
（2）高速主軸
實際上，高速的主軸就像
涂層的拋光
去除刀具涂層后產(chǎn)生的突出小滴，提高表面光潔度、增加潤滑油的吸附。
涂層后的刀具表面會產(chǎn)生一些微小的突出小滴，提高了表面粗糙度，使得刀具在切削過程容易產(chǎn)生較大的摩擦熱，降低切削速度。
涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法，沉積溫度在500℃左右；
根據(jù)涂層刀具基體材料的不同，涂層刀具可分為硬質(zhì)合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金剛石和立方氮化硼)上的涂層刀具等。
根據(jù)涂層材料的性質(zhì)，涂層刀具又可分為兩大類，即“硬”涂層刀具和‘軟”涂層刀具。
